面滑动等),排除第Ⅲ类块体。
(3)根据滑动面的物理力学特性进行力学分析,求出各可移动块体的净滑动力。若净滑动力小于零,则说明是第Ⅱ类块体;大于或等于零,则说明该块体是关键块体Ⅰ类。这种分析可采用空间矢量运算法和赤平投影法作图求解。
(4)设计支护方案,使支护力大于净滑力。这种方法曾成功地运用到地下厂房和水库引水隧洞的分析,结果是令人满意的。
对这种理论的一个新发展是边边接触块体理论,它除了与关键块体理论具有相同的假定之外,还假定块体之间接触可以沿节理全长或部分长度分布,实验结果证实这种假定是可行的。
六、有限单元方法
岩体性质的复杂性(非均质性、不连续性、各向异性、非线性、时间相关性等)和岩体构造的复杂性(节理、裂隙、断层等)以及施工方法的多样性,使得在对地下工程的有关问题进行应力—应变分析时,难以采用解析法。即便是采用解析法也必须进行大量的简化,而得出的结果难以满足工程需要。若要模拟地下工程的开挖与支护过程,并由此来确定和优化开挖方案和支护措施,解析法就更无能为力了。
随着计算机的广泛应用而发展起来的现代计算力学数值方法,在地下工程领域正显示出越来越广泛的应用。与大型物理模型实验和现场实验相比,数值分析法具有快速、便捷、费用低、可以模拟岩体特性和构造特点以及施工过程、可以重复计算、易于改变参数等优点。地下工程领域中常用的数值分析方法有:有限元法(Finite Element Method)、边界元法(Boundary Element Method)、离散元法(Discrete Element Method)、块体理论(Block Theory)和反演分析(Back Analysis)等。其中,有限元法和边界元法建立在连续介质力学的基础上,适合于小变形分析,是发展较早和较为成熟的方法,尤以有限元应用更为广泛,而边界元法由于仅对计算域边界进行剖分(Discretion),故具有独特的优越性。离散元法和块体理论则是把岩体抽象为被节理裂隙切割成分离的块体体系,再进行力学分析,适于大变形问题,对分析裂隙岩体不失为一种强有力的工具。反演分析是逆向思维在数值分析中的具体体现,不仅是单纯利用现场量测信息为数值分析提供实用的计算参数,而且可以作为工程预测分析的一种工具,为地下工程信息化设计施工和专家系统的形成提供了可能性,具有良好的应用前景。
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